Un grupo de proteínas virales es capaz de provocar la muerte de las células por apoptosis

La apoptosis o muerte celular programada es un proceso natural que implica la eliminación organizada de células durante el desarrollo de los tejidos, el recambio celular y también durante el envejecimiento. Muchos virus también son capaces de inducir en las células una respuesta apóptotica defensiva durante las fases finales de la infección. Este es el caso de varios picornavirus, como el virus de la polio o el coxsackievirus, que en ciertas situaciones pueden matar a las células tras activar en ellas el programa apoptótico. Otros virus con envuelta, tales como los alfavirus, los coronavirus, el virus de la gripe o el virus de la hepatitis C humana, también inducen apoptosis en las células mediante la activación de una familia de proteasas conocidas como caspasas.

En un trabajo publicado recientemente en la prestigiosa revista Cellular Microbiology (Cellular Microbiology 10 (2), 437–451), el grupo del Profesor Carrasco (formado por la Dra. Vanesa Madan y el Dr. Alfredo Castelló) demuestra que un grupo de proteínas virales, denominadas viroporinas, es capaz de provocar la muerte de las células por apoptosis.

Durante la infección de células de mamífero por virus animales, un fenómeno que se produce comúnmente es la alteración de la homeostasis iónica celular (la regulación del equilibrio de iones establecido entre el interior de la célula y el exterior). Esto es debido en gran parte a que la mayoría de los virus que contienen un genoma de RNA constan de viroporinas o proteínas citotóxicas que forman poros. Estas proteínas modifican la función de las membranas celulares durante las etapas tardías de la infección, y facilitan la salida de los nuevos virus. Las viroporinas son proteínas de pequeño tamaño, no glicosiladas y muy hidrófobicas (tienen gran tendencia a interaccionar con los lípidos de las membranas) que poseen la capacidad de oligomerizar (interaccionar consigo mismas) para dar lugar a poros. Estos poros se integran en las membranas celulares y como consecuencia provocan un aumento de su permeabilidad (capacidad de la membrana para permitir que un fluido la atraviese sin alterar su estructura interna) a iones y otros compuestos de bajo peso molecular. En general, estas proteínas virales no son esenciales para la replicación de los virus, pero aumentan significativamente la formación de la progenie viral. Hace años el profesor Luis Carrasco (Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (UAM-CSIC). Madrid) describió por primera vez la existencia de estas proteínas y su posible papel durante el ciclo infectivo. Su grupo de investigación continúa hoy con la búsqueda de nuevas viroporinas pertenecientes a diversos virus animales, centrando su trabajo en el análisis de las múltiples funciones de estos polipéptidos durante la infección.

En este estudio se describen dos nuevas viroporinas del virus de la hepatitis C humana, la proteína p7 y la proteína NS4A. Ambas proteínas comparten características generales del grupo de las viroporinas y son capaces de permeabilizar la membrana de células de mamífero y de bacterias. Este hallazgo es de especial importancia, ya que el hecho de asignar una función citotóxica a estas proteínas las convierte en nuevas dianas virales de futuros tratamientos clínicos dirigidos a reducir la carga viral durante la infección por el virus de la hepatitis.

En este artículo se presenta un estudio comparativo que engloba diversas viroporinas (2B y 3A de poliovirus, 6K de alfavirus, E de coronavirus, M2 del virus de la gripe y las proteínas p7 y NS4A del virus de la hepatitis) que ha permitido establecer una clasificación de las distintas proteínas atendiendo a su cinética de permeabilización en cultivos celulares. Los investigadores determinan que existen viroporinas de acción o cinética rápida como 2B y E, así como otras, en este caso, 6K, p7, NS4A y M2, que necesitan mayor tiempo de acción para conseguir un grado de permeabilización de la membrana similar.

En este trabajo, se describe un nuevo papel citotóxico de las viroporinas y se presentan múltiples evidencias que demuestran que las células permeabilizadas por estas proteínas mueren mediante un proceso apoptótico. Así, los investigadores detectan mediante diferentes ensayos, eventos típicos que se producen en la apoptosis como la fragmentación del ADN, la condensación de la cromatina y la activación de la caspasa-3. Mediante técnicas de microscopía confocal y co-localización, utilizadas para estudiar la localización subcelular de las distintas proteínas, se ha determinado que algunas viroporinas además de encontrarse en compartimentos de la ruta de transporte vesicular, se localizan parcialmente en las mitocondrias y que directa o indirectamente pueden producir efectos citotóxicos sobre estos orgánulos. Así, tras la expresión de las viroporinas en las células, se produce un aumento de la permeabilización de la membrana mitocondrial con la subsiguiente salida de citocromo c, un componente celular que juega un papel central en la ruta mitocondrial que media la apoptosis.